聽說新冠病毒進化了?別慌,其實可能早就同時存在
2020年03月10日11:19

  出品:新浪科技《科學大家》

  撰文:尹燁 華大基因CEO

  近日一篇關於新冠病毒變異的描述,上了熱搜,大概的意思是新冠病毒變異了。

  好可怕,這麼快就變異了。

  新冠病毒變異了麼?

  2月17日,廣東省疾控中心分析了廣東和武漢早期的新冠,幾乎無突變;

  2月19日,中科院西雙版納熱帶植物園分析了93個樣本,發現僅有120個突變且均勻分佈在10個編碼區;

  2月25日,南方醫科大學分析了38株病毒基因序列後共計有117個位點突變,均勻地分佈整個基因組;

  3月3日,中國疾控中心分析了120個樣本的基因序列,發現基因組中僅有幾個突變,整體突變程度較低;

  而耶魯大學的流行病學專家Nathan D. Grubaugh專門在Nature Microbiology上發表評論文章,指出病毒突變符合正常流行病學規律,沒必要恐慌。

  但同樣在3月3日,中國科研團隊最新發現顯示:新冠病毒已於近期產生了149個突變點,並演化出了兩個亞型,分別是L亞型和S亞型。研究發現,在地域分佈及人群中的比例,這兩個亞型表現出了很大差異。其中S型是相對更古老的版本,而L亞型更具侵略性傳染力更強。

  天啊,果然新冠病毒夠狡猾,才出來2個月,就能夠從古老民族突變成侵略性傳染性更強的種族了?

  我們又得重新講講病毒了。

  病毒有多簡單?簡單到不太像生命。

  其他的生命,哪怕是個單細胞生物,也還是自食其力,捕捉點光子製造能量啊,找點碳源氮源複製下命根子(遺傳物質)啊,穿件衣服(核蛋白,保護遺傳物質)啊,搭個房子(膜蛋白,細胞膜)啊,用小胳膊小腿(鞭毛等)移動移動。但是病毒,這些似乎都不需要,基本上除了命根子必須保住,其他的衣服房子都可以從宿主細胞搶過來後七拚八湊,不具備自主運動能力,也不需要新陳代謝,唯一延續的目的就是複製命根子——這還真應了理查德.道金斯著名的論斷“自私的基因”。

  從遺傳物質上分,病毒有兩種(如果不算朊病毒的話),DNA病毒和RNA病毒,我們以前也講過,RNA病毒只有一條鏈,所以更加隨意……(新冠病毒體外到底活多久,迄今為止我知道的都告訴你)

  所以RNA病毒變異很奇怪麼,真的太普通了。所以除了病毒發生了從S型到L型的突變之外,另一種出現S,L兩種型別可能的解釋是,本來病毒就有多個亞型,存在一定的多樣性。

  話不多說,我們看論文。

  01文章標題

  On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2.

  翻譯:新冠病毒的起源和持續演化。

  說人話:新冠病毒好像一直在變變變……

  文章鏈接:https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa036/5775463

  02文章狀態

  3月3日發表在National Science Review。

  說人話:這可是正式發表,經過同行評議了哈。

  03研究數據

  在GISAID數據庫下載了103個新冠病毒基因組序列。特別推薦:GISAID可是這次大放異彩的在線數據工具,用於急性感染事件中病原演化的展示,網址參考:https://www.gisaid.org/epiflu-applications/next-sars-cov2-app/

  04方法學

  利用連鎖方法對103個新冠病毒基因組進行分析,鑒定了高度連鎖多態性位點,並對病毒進行分組。

  05主要發現

  (1)從103株病毒基因組中共發現149個多態性位點,但絕大多數的新發突變都是singleton,即只在一株病毒中發生了突變。通過連鎖分析發現位於參考基因組第8782位的T-C同義突變和28144位的C-T非同義突變的兩個突變位點高度連鎖。

  (2) 利用高度連鎖的兩個位點可以將新冠病毒分為L和S兩個亞型,103株病毒中的101株來自這兩個亞型。從比例上看,L亞型更為普遍達到70%,S亞型占30%。

  (3)通過與其他冠狀病毒進行比較,發現S型與蝙蝠冠狀病毒在進化上更接近,可能為祖先類型,推測L型則可能由S型演化而來。

  06簡評 硬核生物信息解讀,看不懂可以不看

  本來通過對公開103株新冠病毒基因組數據的整合分析,鑒定了149個多態性位點,但其中絕大多數突變只在某一病毒株中發生,能夠提供的信息量有限。作者通過對149個多態性位點的LD分析鑒定了兩個緊密連鎖的位點,並將病毒明確分成兩組,儘管從進化樹來看,兩個分支區分得很清楚,但要是添加PCA和Structure(K=2)的分析會更讓人信服(結果很可能跟預期是一致的)。

  另外,進化樹上缺乏Bootstrap值,要是能夠證明一下拓撲結構的健壯性就更好了。儘管從進化樹上看,S型比L型更早出現,但由於基因組數量少,多態性位置信息量有限,目前缺乏足夠依據證明L型是在S型傳播過程中演化出來的還是兩者在本次傳播早期同時出現,至於這兩種亞型在傳播能力或毒性上是否存在差別,是否受到了自然選擇且有功能差異,則需要更多的數據,甚至功能實驗來驗證。

  說人話:這個項目的算法還是靠譜的,結論也相對清晰,雖然還有進步餘地,但確實是經過同行評議的經得住挑刺兒哈。但是還是因為測序的病毒株有限,樣本在時空分佈可能仍存在偏倚可能,人群對兩種病毒易感性從實際來看也沒有明顯的差別,無法強力證明是發生了演化,還是一開始就都存在。

  一句話:論據有點少,論證沒問題,結論不一定。

  題外話,其實文章也有提到,目前的數據量還不足,而新冠病毒可能不是新近發生變異而分化成L和S型,而是這兩個型別在病毒爆發的早期可能就已經存在,是現在的隔離和醫療措施把可能更有害的L型頻率給降低了。這一結果說明當前群防群控是卓有成效的。還是媒體吸引眼球,又把節奏帶偏了……

  突變是病毒生命週期的一個自然組成部分,類似我們臉上長個痘,或者皮膚上出現了斑,絕大部分是良性的。對於RNA病毒來說,突變非常容易,既可以使病毒毒性增強,也可使其減弱。而病毒的毒性和傳播方式等是由多個基因控製,換句話說,一般要多個突變才能發生重大性質改變。而關於突變後果的說法都需要實驗和流行病學證據,咱們不該對病毒一般性突變感到恐慌。

  基因組學科大致將變異分為“突變”和“基因重組”兩種情況。我一直喜歡用撲克牌舉例(黑紅梅方恰好相當於ATCG),以下照片拍自我家的撲克。

  比如這副雜色順子,無論突變哪一張,都沒什麼影響,還是雜色順子。

  但比如這個就不行了,隨便拿一張突變,都不再是最大的同花順,而變成了雜色順子,從而能量大大減弱(對病毒來講,可能就從致命變成了溫和)。

  重組的例子,參考下面這個例子,看似平淡無奇的兩副牌,如果交換兩張,就變成了兩副同花順,我們可以簡單虛擬理解,蝙蝠冠狀病毒和豬冠狀病毒重組後就產生了可以感染人的新冠病毒。

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